Intestinal mucosal adherence and translocation of commensal bacteria at the early onset of type 2 diabetes: molecular mechanisms and probiotic treatment

Abstract

A fat-enriched diet modifies intestinal microbiota and initiates a low-grade inflammation, insulin resistance and type-2 diabetes. Here, we demonstrate that before the onset of diabetes, after only one week of a high-fat diet (HFD), live commensal intestinal bacteria are present in large numbers in the adipose tissue and the blood where they can induce inflammation. This translocation is prevented in mice lacking the microbial pattern recognition receptors Nod1 or CD14, but overtly increased in Myd88 knockout and ob/ob mouse. This ‘metabolic bacteremia’ is characterized by an increased co-localization with dendritic cells from the intestinal lamina propria and by an augmented intestinal mucosal adherence of non-pathogenic Escherichia coli. The bacterial translocation process from intestine towards tissue can be reversed by six weeks of treatment with the probiotic strain Bifidobacterium animalis subsp. lactis 420, which improves the animals' overall inflammatory and metabolic status. Altogether, these data demonstrate that the early onset of HFD-induced hyperglycemia is characterized by an increased bacterial translocation from intestine towards tissues, fuelling a continuous metabolic bacteremia, which could represent new therapeutic targets.

Microbial translocation and skeletal muscle in young and old vervet monkeys

“…Our data suggest that becoming sedentary leads to greater MT and endotoxemia, which in rodent models initiates reduced Inflammatory processes did not significantly influence the relationship between physical function and insulin sensitivity; however, microbial translocation covariates reduced the association to non-significance insulin signaling effectiveness and metabolic disease (Cani et al, 2007;Amar et al, 2011). This effect of endotoxin and insulin signaling has been replicated in human skeletal muscle myocytes and was reversible with blockade of LPS binding (Liang et al, 2013).…”

L’altération de la perméabilité intestinale : chaînon manquant entre dysbiose et inflammation au cours de l’obésité ?

“…Les LPS ne sont pas les seuls composés bactériens retrouvés dans l'organisme des souris soumises à un régime hyperlipidique. Des travaux du groupe de R. Burcelin rapportent en effet la présence d'ADN bactérien dans le sang et de bactéries commensales dans le tissu adipeux mésen-térique [31]. Toutefois, les liens de causalité entre la translocation de bactéries vivantes à travers l'intestin et l'inflammation dans l'obésité restent à confirmer.…”

“…Parmi les facteurs susceptibles de déclencher et d'entretenir l'inflammation de bas grade que l'on rencontre dans l'obésité, l'augmentation de la perméabilité intestinale est un paramètre à prendre en compte car elle permettrait le passage au travers de la barrière de produits bactériens comme les lipopolysaccharides (LPS) présents dans la lumière [30,31]. Les LPS (endotoxines) entrent dans la composition de la paroi des bactéries à Gram négatif ; ce sont des molé-cules de poids moléculaires variables (entre 4 et 40 kDa) en raison de leur degré de glycosylation et de leur capacité à s'agréger entre elles.…”

Le microbiote intestinal à l’origine de nouvelles perspectives thérapeutiques pour les maladies métaboliques ?

“…Le régime alimentaire est donc capable d'induire une dysbiose intestinale [15,34] et tissulaire [23] pouvant contribuer au développement des maladies métaboliques [35]. Cependant, en plus des maladies inflammatoires intestinales, d'autres maladies pourraient trouver leur origine dans le microbiote intestinal.…”

“…Des antagonistes pourraient réduire l'état inflammatoire associé aux maladies métaboliques. Une augmentation du rapport bactéries à Gram négatif/bactéries à Gram positif dans les selles a été rapportée chez des souris nourries d'un régime riche en graisse [34] ; elle pourrait être associée à la translocation de ces bactéries inflammatoires vers les tissus de l'organisme en recrutant des cellules phagocytaires capables de transporter ces bactéries vivantes ou mortes vers le tissu adipeux et le foie notamment [23] (Figure 2). …”